DE2545567C3

DE2545567C3 - Multiple reception system for radio transmission

Info

Publication number: DE2545567C3
Application number: DE19752545567
Authority: DE
Inventors: Takeshi; Adachi Fumiyuki; Yokohama Hattori (Japan)
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1974-10-21
Filing date: 1975-10-10
Publication date: 1978-02-23

Description

Die Erfindung betrifft ein Mehrfachempfangssystem, in welchem die Verschlechterung der Übertragungscharakteristik von Digitalsignalen, bedingt durch Schwund, durch die Verwendung von mehreren Antennensystemen wenigstens auf der Senderseite oder der Empfängerseite vermindert werden soll.The invention relates to a multiple reception system in which the deterioration of the transmission characteristic of digital signals, caused by fading, through the use of several antenna systems should be reduced at least on the sending side or the receiving side.

Bisher werden entweder ein selektiv schaltendes System, ein Maximalwert kombinierendes System oder ein denselben Verstärkungsfaktor kombinierendes System als Mehrfachempfangssystem verwendet, um die durch Schwund bedingte Verschlechterung der Empfangsbedingungen zu verringern. Bei jedem dieser Systeme sind mehrere Empfangssysteme eingesetzt, um einen Mehrfachempfang zu erzielen, so daß die Pegel der jeweils empfangenden Signale festgestellt werden, um das gerade beste System auszuwählen oder um die jeweiligen Ausgänge der Empfangssysteme miteinander zu kombinieren, damit ein optimales EmpfangsergebnisSo far either a selectively switching system, a maximum value combining system or a system combining the same gain is used as a multiple receiving system to obtain the to reduce the deterioration in reception conditions caused by shrinkage. With each of these Systems are multiple receiving systems used to achieve multiple reception, so that the levels of the respective received signals can be determined in order to select the currently best system or the to combine the respective outputs of the receiving systems with each other, so that an optimal reception result

ίο erhalten wird. Damit haben die bekannten Mehrfachempfangssysiemc den Nachteil, daß sie die empfangenen Signalpegel einer Prüfung unterziehen müssen und daß sie eine komplizierte und unwirtschaftliche Ausrüstung benötigen. Da außerdem die Mehrfachemp-ίο is obtained. This means that the well-known multiple reception systems have the disadvantage that they have to subject the received signal level to a test and that they require complicated and inefficient equipment. In addition, since the multiple

fangssysteme in Übereinstimmung mit einem verglichenen Ergebnis der herausgefundenen Signalpegel arbeiten, ist ihr Ergebnis oft bei besonderen Kombinationen der Perioden des Schwundes und der Zeitkonstante der Schaltoperationen erniedrigt.catch systems in accordance with a compared The result of the established signal levels are often the result of special combinations the periods of fading and the time constant of the switching operations are reduced.

Andererseits ist eines der wichtigstens Probleme der digitalen Signalübertragung bei mobilen Stationen der Einfluß des Mehrwegschwundes. Dieser Mehrwegschwund wird im allgemeinen dadurch hervorgerufen, daß sich der Empfänger in einem kombinierten elektrischen Feld von Mehrwegübertragungswellen bewegt, die von Gebäuden u. dgl. reflektiert, gestreut und gebrochen werden, welche sich auf dem Übertragungsweg befinden. Die empfangene Welle hat dann meisten.; Amplitudenschwankungen nach der Rayleigh-Verteilung und Phasenschwankungen nach der normalen Verteilung. Für den Fall der Übertragung eines Digitalsignals in einem derartigen Funkübertragungskanal ist ein ausreichend hohes Verhältnis von Träger zu Rauschen erforderlich, damit eine angestrebte Bitfehlerrate im Vergleich zum Zustand ohne Feldschwankungen erzielt wird. Beispielsweise ist ein Abstand von 25 Dezibel für den Pegel der empfangenen Welle erforderlich, um eine Bitfehlerrate von 10- ^} zu erhalten. Es ist zu teuer, den Abstand durch Erhöhen der Senderleiεtung oder der Antennenverstärkung zu kompensieren. Deshalb müssen wirksamere Techniken entwickelt werden, um dieses Problem zu lösen. Herkömmliche Mehrfachempfangssysteme und Fehlerkorrektursysteme, mit denen Verbesserungen im Empfangsergebnis von digitaler Information erzielt werden sollen, waren stets komplizierter und verwendeten mehr Einrichtungsteile. In mobilen Empfangssystemen können jedoch derartige komplizierte Einrichtungen nicht zugelassen werden, vielmehr muß danach getrachtet werden, diese Systeme einfacher und wirtschaftlicher zu machen.On the other hand, one of the most important problems of digital signal transmission in mobile stations is the influence of multipath fading. This multipath fading is generally caused by the receiver moving in a combined electric field of multipath transmission waves that are reflected, scattered, and refracted by buildings and the like which are on the transmission path. The wave received then has the most .; Amplitude fluctuations according to the Rayleigh distribution and phase fluctuations according to the normal distribution. In the case of the transmission of a digital signal in such a radio transmission channel, a sufficiently high ratio of carrier to noise is required so that a desired bit error rate is achieved in comparison to the state without field fluctuations. For example, a spacing of 25 decibels is required for the level of the received wave to obtain a bit error rate of 10- ^} . It is too expensive to compensate for the distance by increasing the transmitter power or the antenna gain. Therefore, more effective techniques need to be developed to solve this problem. Conventional multiple receiving systems and error correcting systems aimed at improving the result of receiving digital information have always been more complicated and used more pieces of equipment. In mobile receiving systems, however, such complex devices cannot be permitted; rather, efforts must be made to make these systems simpler and more economical.

Ziel der Erfindung ist es also, ein Mehrfachempfangssystem für die Funkübertragung zu schaffen, mit dem eine stabile Digitalsignalübertragung möglich ist, die nicht vom Schwund beeinflußt wird, wobei einfache Einrichtungen im Vergleich zur konventionellen Technik verwendet werden sollen. Des weiteren soll das erfindungsgemäße System gerade für mobile Funkverbindungseinrichtungen geeignet sein.The aim of the invention is therefore to create a multiple reception system for radio transmission with which stable digital signal transmission that is not affected by fading is possible, with simple Facilities compared to conventional technology should be used. Furthermore, that should System according to the invention be suitable especially for mobile radio link devices.

In einem Mehrfachempfangssystem für die Funkübertragung in dem wenigstens auf der Sender- oder der Empfangsseite mehrere Antennensysteme eingesetzt werden in kennzeichnend für die Erfindung die Tatsache, daß eine Trägerwelle, die von einem digitalen Basisbandsignal moduliert ist, vom Antennensystem der Sendeseite abgestrahlt wird und daß die Anzahl der Antennensysteme durch einen Schalter mit konstanter Frequenz unabhängig vom empfangenen Pegel derIn a multiple reception system for radio transmission in which several antenna systems are used at least on the transmitter or the receiver side are characteristic of the invention the fact that a carrier wave, which is from a digital Baseband signal is modulated, is radiated from the antenna system of the transmitting side and that the number of Antenna systems by a switch with constant frequency regardless of the received level of the

Tragerwelle geschaltet werden, um die Durchschnittsleistungsstreuung in jedem Signalelement des digitalen Basisbandsignals zu verdichten.Carrying shaft can be switched to the average power dispersion to compress in each signal element of the digital baseband signal.

Die Erfindung wird nachfolgend durch die Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung nochmals verdeutlicht. Es zeigt.The invention is illustrated below by the description of exemplary embodiments illustrated again with reference to the drawing. It shows.

Fig. 1 ein den Grundgedanken der Erfindung erläuterndes Blockdiagramm;Fig. 1 is a block diagram illustrating the principles of the invention;

Fig. 2 eine die mit der Erfindung erzielte Verbesserung erläuternde Kurvendarstellung;Fig. 2 shows an improvement achieved with the invention explanatory curve display;

F i g. 3 Blockschaltbilder von einzelnen Ausführungsbeispielen der Erfindung.F i g. 3 block diagrams of individual exemplary embodiments the invention.

Fig. 9 und 10 Verbesserungen der Erfindung erläutende Kurvendiagramme;9 and 10 are graphs illustrating improvements of the invention;

Fig. 11 bis 13 Kurvendarstellungen von Versuchsergebnissen mit der erfindungsgemäßen Anordnung.FIGS. 11 to 13 are graphs of test results with the arrangement according to the invention.

Das Übersichtsschaltbild nach Fig. 1 zeigt eine Anzahl von Antennen 101, einen Schalter 102, einen Signalgenerator 103 und einen Empfänger 104. Im Beirieb erzeugt der Signalgenerator 103 ein Antennenschaltsignal in fortlaufender, beliebig wechselnder oder vorbestimmter Weise unabhängig vom Eingang des Empfängers 104, welches dann dazu verwendet wird, über den Schalter 102 die verschiedenen Antennen 101 anzukoppeln.The general circuit diagram according to FIG. 1 shows a number of antennas 101, a switch 102, a Signal generator 103 and a receiver 104. In operation, the signal generator 103 generates an antenna switching signal in a continuous, arbitrarily changing or predetermined manner regardless of the input of the Receiver 104, which is then used to switch the various antennas 101 to couple.

Die Verbesserun ■ der Ergebnisse bezüglich der Bitfehlerrate eines empfangenen Digitalsigm Is des erfindungsgemäßen Systems unter Rayleigh-Schwund ist in der Fig. 2 dargestellt. Auf der Abszisse ist der Mittelwert des empfangenen Signals dargestellt, welches vom Schwund beeinflußt wird, und zwar für den Fall ohne Schaltung der Antennen 101, während an der Ordinate die Bitfehlerrate angetragen ist. Im dargestellten Fall werden zwei Antennen im Wechsel mit regelmäßigen Intervallen geschaltet, wobei die Schaltfrequenzen als Parameter angegeben sind. Kurve I entspricht dem Zustand, daß nicht geschaltet wird, die Kurven II, III und IV entsprechen den Schaltungsfrequenzen von 0,5 kHz, 1 kHz und 1,5 kHz.The improvement in the results regarding the bit error rate of a received digital signal Is des The system according to the invention with Rayleigh fading is shown in FIG. On the abscissa is the Average value of the received signal shown, which is influenced by the fading, namely for the Case without switching the antennas 101, while the bit error rate is plotted on the ordinate. In the illustrated In this case, two antennas are switched alternately at regular intervals, with the switching frequencies are specified as parameters. Curve I corresponds to the state that is not switched Curves II, III and IV correspond to the circuit frequencies of 0.5 kHz, 1 kHz and 1.5 kHz.

Wie bereits erwähnt, kann der Einfluß des Schwundes durch den Einsatz derartiger einfacher geschalteter Mehrfachempfangssysteme ohne Pegeldetektor in digitalen Funkübertragungssystemen wirksam vermindert werden.As already mentioned, the influence of the shrinkage can be reduced by the use of such simple switched Multiple reception systems without a level detector are effectively reduced in digital radio transmission systems will.

Der Schalter 102 kann ein elektrischer Schaltkreis oder ein mechanischer Schalter sein. Als elektrischer Schaltkreis können in ihm PIN-Dioden verwendet werden.The switch 102 can be an electrical circuit or a mechanical switch. As an electric Circuit can be used in it PIN diodes.

Da die Bitfehlerrate eines dem Schwund unterliegenden Digitalsignals durch das Schalten von mehreren Antennen unabhängig vom Pegel der empfangenen Welle nach Beseitigung des Pegeldetektors verbessert werden kann, ist es möglich, das Mehrfachempfangssystem erheblich durch das Weglassen des Pegeldctektors zu vereinfachen. Dieses Prinzip kann auch auf der Senderseite des Funkübertragungssystems angewendet werden.Since the bit error rate of a digital signal undergoing fading is achieved by switching several Antennas improved regardless of the level of the received wave after removing the level detector it is possible to use the multiple reception system considerably by omitting the level detector to simplify. This principle can also be used on the transmitter side of the radio transmission system will.

Die Erfindung kann mit Vorteil in einem mobilen Funkübertragungssystem eingesetzt werden, um damit sehr wirksam die Zuverlässigkeit der Signalübertragung in einem dem Schwund unterliegenden Übertragungskanal verbessert werden, in dem ein Digitalsignal als Basisbandsignal verwendet wird und ferner eine Winkelmodulation als Modulationsart für die Übertragung des Digitalsignals und eine Schaltfrequenz für die Anzahl der Antennen, die höher ist als die Signalrate des Digitalsignals. Es lassen sich dann verschiedene Typen von Einrichtungen nach dem Grundgedanken der Erfindung erstellen. Einige der Typen sind in der nachfolgenden Beschreibung dargelegt.The invention can be used with advantage in a mobile radio transmission system in order to the reliability of the signal transmission in a fading transmission channel in which a digital signal as Baseband signal is used and also an angle modulation as a modulation type for the transmission of the digital signal and a switching frequency for the number of antennas that is higher than the signal rate of the Digital signal. It can then be different types of facilities according to the basic idea of Create Invention. Some of the types are set out in the description below.

Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiei auf der Senderseite eines Funkübertragungssystem, das einen Signalgenerator 1, einen Winkelmodulator 2 mit Hochfrequenzverstärker, einen Schalter 3, einen Hochfrequenzleistungsverstärker 4 und Sendeantennen 5 aufweist. Ein Signalgenerator für die Erzeugung eines Schaltsignals, das zum Schalten des Schalters 3 benötigt wird, ist in derFig. 3 shows an exemplary embodiment on the transmitter side a radio transmission system that includes a signal generator 1, an angle modulator 2 with a high frequency amplifier, a switch 3, a high frequency power amplifier 4 and transmitting antennas 5. A signal generator for generating a switching signal, that is required to switch the switch 3 is in the

■o F i g. 3 (F i g. 4 bis 8) zum Zwecke der Vereinfachung der Darstellung weggelassen. Bei dem Beispiel nach der F i g. 3 werden zwei Sendeantennensysteme auf der Eingangsseite des Hochfrequenzleistungsverstärkers 4 geschaltet. Das Ausführungsbeispiel nach F i g. 3 kann auch in der in Fig.4 gezeigten Weise abgewandelt werden, in welcher zwei Sendeantennen 5 in der oben beschriebenen Weise geschaltet werden.■ o F i g. 3 (F i g. 4 to 8) for the purpose of simplifying the Illustration omitted. In the example according to FIG. 3 are two transmission antenna systems on the Input side of the high-frequency power amplifier 4 switched. The embodiment according to FIG. 3 can can also be modified in the manner shown in Figure 4, in which two transmitting antennas 5 in the above are switched in the manner described.

Die Anzahl der Antennensysteme kann auch auf mehr als zwei gesteigert werden, um den Mehrfachempfangseffekt noch zu verstärken. Fig. 6 zeigt die Anwendung der Erfindung auf der Empfängerseite bei zwei Empfangsantennen 6, zwei Hochfrequenzverstärkern 7. einem Schalter 12, einem Zwischenfrequenzverstärker 8 einem Detektor 9, einem Tiefpaßfilter 10 und einem Dekoder 11. Der Detektor 9 ist beispielsweise ein Phasendetektor mit integrierten und dämpfenden Funktionen oder eine Kaskadenverbindung eines Begrenzers und eines Frequenzdiskriminators. Bei diesem Beispiel sind die Ausgänge der beiden Empfangsantennensysteme mit an die Antennen 6 angeschlossenen Hochfrequenzverstärkern 7 vom Schalter 12 in der beschriebenen Weise geschaltet. Das Ausführungsbeispiel nach F i g. 6 kann in der dargestellten Weise der Fig. 5, 7 und 8 abgewandelt werden. In F i g. 5 sind die Antennen direkt, in F i g. 7 die Ausgänge der Zwischenfrequenzverstärker 8 und in Fig. 8 die Ausgänge der Detektoren 9 vom Schalter 12 geschaltet. Auf der Empfängerseite kann die Zahl der Antennensysteme ebenfalls auf mehr als zwei angehoben werden, um den Mehrfachempfangseffekt noch zu verbessern.The number of antenna systems can also be increased to more than two in order to achieve the multiple reception effect still to be strengthened. Fig. 6 shows the application of the invention on the receiving end with two Receiving antennas 6, two high-frequency amplifiers 7. A switch 12, an intermediate frequency amplifier 8 a detector 9, a low-pass filter 10 and a decoder 11. The detector 9 is, for example, a Phase detector with integrated and attenuating functions or a cascade connection of one Limiter and a frequency discriminator. In this example, the outputs are the two Receiving antenna systems with high-frequency amplifiers 7 connected to the antennas 6 from Switch 12 switched in the manner described. The embodiment according to FIG. 6 can be shown in the Way of Figs. 5, 7 and 8 can be modified. In Fig. 5 the antennas are direct, in FIG. 7 the outputs the intermediate frequency amplifier 8 and, in FIG. 8, the outputs of the detectors 9 from the switch 12. On the receiver side, the number of antenna systems can also be increased to more than two, to further improve the multiple reception effect.

Der Mehrfachempfangseffekt wird sowohl auf der Sendeseile als auch der Empfangsseile durch die Anwendung von mehreren Antennen, zwischen denen eine geringe gegenseitige Beziehung besteht, weiter verbessert.The multiple reception effect is achieved on both the transmitting and receiving cables by the Use of multiple antennas with little mutual relationship continues improved.

Bei der praktischen Anwendung der Erfindung auf mobile Funkverbindungssysteme wird die Mehrfachempfangsanordnurig gemäß der Erfindung wenigstens auf einer Seite, der Sender- oder Empfängerseite, eingesetzt.In practicing the invention to mobile radio communication systems, the multiple receiving arrangement becomes only according to the invention at least on one side, the transmitter or receiver side, used.

Nachfolgend soll das Prinzip der Erfindung, wonach der verbesserte Mehrfachempfangseffekt erzielt wird, am Beispiel der Empfängerseite beschrieben werden. Die bemerkenswerte Eigenschaft, die durch das Schalten der Antennensysteme erhalten wird, ist das Zusammendrücken der Durchschnittsleistungsstreuung des empfangenen Signals. Wenn infolge des Schwundes der Signalpegel sehr niedrig ist, wird nur eine Welle mit äußerst niedrigem Pegel durch eine einzige Antenne aufgefangen. Wenn jedoch mehrere Antennensysteme mit geringer gegenseitiger Beeinflussung untereinander verwendet werden, ist zu erwarten, daß eine der Antennen ein Empfangssignal mit relativ hohem Pegel abgibt, auch wenn die anderen Antennensysteme nur ein Signal mit niedrigem Pegel empfangen. Da nun ein Durchschnittleistungswert am Ausgang der Empfangsantennen infolge des Schaltens der Antennen abgenommen wird, läßt Sich die durrh<;rhnittlirhp t pictiimrcclrmi.The following is the principle of the invention, according to which the improved multiple reception effect is achieved, can be described using the example of the recipient side. The remarkable property that the Switching the antenna systems is obtained is the compression of the average power spread of the received signal. If the signal level is very low as a result of the fading, only one wave is generated extremely low level captured by a single antenna. However, if several antenna systems are used with little mutual interference, it is expected that one of the Antennas emit a received signal with a relatively high level, even if the other antenna systems only have one Low level signal received. Since an average power value has now decreased at the output of the receiving antennas as a result of the switching of the antennas the durrh <; rhnittlirhp t pictiimrcclrmi.

ung der empfangenen Welle wirksam komprimieren. Wichtig ist dabei nicht nur die Durchschnittsleistung der empfangenen Welle sondern ebenfalls die Durclischnittsleistungsstreuung. Die Steigerung der empfangenen Durchschnittleistung bei zwei eingesetzten Antennen ist meistens 3 Dezibel. Im Falle einer Digitalsignalübertragung jedoch kann die Fehlerrate durch die obige Kompression der Durchschniusleistungsstreuung beträchtlich verbessert werden, da die Feststellung von Fehlern eines Digitalsignals hervorge- _T0 rufen wird, wenn der empfangene Signalpegel einen Schwellwertpegel des Detektors unterschreitet. Folglich kann die Wahrscheinlichkeit von Feststellungsfehlern wirksam durch die beschriebene Zusammendrükkung der DurchschniitsleisiüngsstrcuüRg der empfange- ,₅ nen Welle gemäß der Erfindung verringert werden.Effectively compress the received wave. It is not only the average power of the received wave that is important, but also the average power spread. The increase in the average power received with two antennas used is usually 3 decibels. In the case of digital signal transmission, however, the error rate can be obtained by the above compression of the Durchschniusleistungsstreuung be considerably improved, since the detection of errors of a digital signal hervorge- call is _T0 when the received signal level falls below a threshold level of the detector. Consequently, the probability of detection errors can be effectively described by the Zusammendrükkung the DurchschniitsleisiüngsstrcuüRg the empfange-, ₅ NEN shaft of the invention are reduced in accordance.

In den Fig.9 und 10 sind Wahrscheinlichkeitsdichte Diagramme der empfangenen Signalleistung je Bit gemäß den Schmalbandversion des Gauss-Markov-Prozesses dargestellt (s. MORTON I SCHWARTZ, »Distribution of the Time-Average Power of a Gaussian Process« VoI IT-No. 1, January 1970, P23 IEEE Transaction, Information Theory). Die in der Fig.8 gezeigte Charakteristik hat eine größere Varianz als die in der Fig. 10. Die Fehlerrate in den Charakteristiken entspricht einer Wahrscheinlichkeitssumme in einem Bereich der empfangenen Signalleistung unter einem Pegelwert Lp, was in der Kurve schraffiert angedeutet ist. Aus den Darstellungen kann man erkennen, daß eine Bedingung mit kleiner Varianz eine äußerst geringe Fehlerrate im Vergleich zu dem Fall mit größerer Varianz hat, obgleich in beiden Fällen derselbe Durchschnittswert La vorliegt. Wenn in selten auftretenden Fällen die Varianz Null ist, wird die Fehlerratc von Null erhalten, wenn nicht der Durchschnittswert La den Schwellwert Lt übersteigt. Das Prinzip der Erfindung, wonach ein verbesserter Mehrfachempfangseffekt erzielt wird, dürfte aus der vorangegangenen Beschreibung deutlich geworden sein. In der tatsächlichen Anwendung können wirkliche Verbesserungen jedoch nicht nur mit Hilfe des obigen Prinzips erreicht werden, da durch das Schalten von mehreren Antennensystemen ungleichförmige Phasenrauschstörungen auftreten, da die Trägerwellen für die Antennensysteme nicht synchron sind und da Modulationsverzer- ., rung auftritt wegen äquivalenter Schwankung des Modulationindex durch das Schalten. Das Rauschen durch ungleichförmige Phase kann dadurch komprimiert werden, daß die Schaltgeschwindigkeit höher als die Signalgeschwindigkeit des Basisbanddigitalsignals gewählt wird, so daß das durch die ungleichförmige Phase entstehende Geräusch aus der normalen Bandbreite der empfangenen Welle ausgeschlossen und durch ein Tiefpaßfilter 10 oder den Detektor 9 mit den integrierten und dämpfenden Wirkungen ausgeschlossen werden kann. Die Modulationsverzerrung kann vermindert werden, indem zuvor der Modulationsindex der winkelmodulierten Welle vergrößert wird, um die Schwankung des Modulationsindex zu kompensieren. 9 and 10 show probability density diagrams of the received signal power per bit according to the narrowband version of the Gauss-Markov process (see MORTON I SCHWARTZ, "Distribution of the Time-Average Power of a Gaussian Process" VoI IT-No. 1, January 1970, P23 IEEE Transaction, Information Theory). The characteristic shown in FIG. 8 has a greater variance than that in FIG. 10. The error rate in the characteristics corresponds to a probability sum in a range of the received signal power below a level value Lp, which is indicated by hatching in the curve. It can be seen from the graphs that a condition with a small variance has an extremely low error rate compared to the case with a larger variance, although the average value La is the same in both cases. If, in rare cases, the variance is zero, the error rate of zero is obtained unless the average value La exceeds the threshold value Lt. The principle of the invention, according to which an improved multiple reception effect is achieved, should have become clear from the foregoing description. In actual application, however, real improvements can not only be achieved with the aid of the above principle, since non-uniform phase noise interference occurs through the switching of several antenna systems, since the carrier waves for the antenna systems are not synchronous and since modulation distortion occurs due to equivalent fluctuation of the Modulation index by switching. The noise due to non-uniform phase can be compressed by selecting the switching speed higher than the signal speed of the baseband digital signal, so that the noise caused by the non-uniform phase is excluded from the normal bandwidth of the received wave and passed through a low-pass filter 10 or the detector 9 with the integrated and damping effects can be excluded. The modulation distortion can be reduced by previously increasing the modulation index of the angle-modulated wave to compensate for the fluctuation in the modulation index.

Wie gesagt, kann die Zuverlässigkeit der Digitalübertragung erheblich durch die Erfindung verbessert werden, indem die Signalrate des Basisband-Digitalsignals geeignet gewählt wird wie auch die Schaltfrequenz für die Antennensysteme, der Modulationsindex der winkelmodulierten Welle und der Frequenzausschnitt des Tiefpaßfilters zusätzlich zum Kompressionseffekt der Durchschnittsleistungsstreuung. Wenn das Schalten der einzelnen Antennensysteme im Anschluß ;in den Detektor 9 durchgeführt wird, wie dies die Fig. 8 zeigt, dann entsteht kein Geräusch infolge ungleichförmiger Phase, doch wird die Einrichtung dadurch etwas kompliziert. As mentioned, the reliability of the digital transmission can be improved considerably by the invention by suitably selecting the signal rate of the baseband digital signal as well as the switching frequency for the antenna systems, the modulation index of the angle-modulated wave and the frequency segment of the low-pass filter in addition to the compression effect of the average power spread. If the switching of the individual antenna systems is subsequently carried out in the detector 9, as shown in FIG. 8, there will be no noise due to non-uniform phase, but this will make the device somewhat complicated.

Wenn das Schallen der Antennen auf der Sendcrseite erfolgt, dann werden beim Empfänger die Ausgangswellen der einzelnen Sendeantennensysteme der Reihe nach empfangen. Dieser Vorgang ist also gleichbedeutend mit dem Mehrfachempfang, bei dem eine übertragene Welle durch mehrere Empfangsantennen aufgefangen wird und diese der Reihe nach geschaltet werden, so daß ein Mehrfachempfangseffekt in der oben beschriebenen Weise erhalten wird. Werden sowohl mehrere Sendeantennensysteme als auch mehrere Ernpiangsantennensysserne geschaltet, dann sind die Ausgänge der Empfangsantennensysteme bereits durch den Schaltvorgang auf der Senderseite geschaltet. Wenn also jeder Ausgang der Empfangsantennensysteme durch den Mehrfachempfangsbetrieb weitergeschaltet wird, wird der Mehrfachempfangseffekt weiter aufrechterhalten unter einer geeigneten Schaltfrequenz auf der Empfängerseite.If the antennas are sounding on the transmitter side, the output waves are generated at the receiver of the individual transmitting antenna systems received in sequence. This process is therefore synonymous with multiple reception, in which a transmitted wave passes through several receiving antennas is picked up and these are switched in sequence, so that a multiple reception effect in the above described manner is obtained. Are both several transmission antenna systems as well as several Ernpiangsantennensyserne switched, then they are The outputs of the receiving antenna systems are already switched by the switching process on the transmitter side. So if each output of the receiving antenna system is switched through the multiple reception mode the multi-reception effect is further maintained under an appropriate switching frequency on the receiving end.

Ein Versuchergebnis einer Anlage nach der Erfindung gemäß Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 zeigte Werte entsprechend den Charakteristiken der Fig. 2. Bei diesem Versuch ist das Basisband-Digitalsignal eine Pseudorauschkette des Manchester-Code, die Signalfolge ist 300 Bits/sec; es wird Frequenzcodierungsverschiebung angewendet mit einer Frequenzverschiebungsbreite von ±3 kHz, wobei die Trägerfrequenz im 800 MHz-Band liegt, der Schwund ist Rayleigh-Schwund mit einer Doppelfrequenz von 40 Hz. Bei der günstigsten Schaltfolge wurde eine Verbesserung von etwa 10 Dezibel erzielt, bei einer Bitfehlerrate von 10 ^J bis 10 ~⁴ was sich aus F i g. 2 ergibt. Diese Verbesserung von 10 db entspricht im wesentlichen derjenigen, die bei günstigsten Mehrfachempfangsbedingungen und Pegelfestellung der empfangenen Welle erreichbar ist. Der Schwund entspricht den Bedingungen eines mit 50 km/h im Zentrum der Stadt Tokio fahrenden Autos.A test result of a system according to the invention according to the exemplary embodiment according to FIG. 5 showed values corresponding to the characteristics of FIG. 2. In this test, the baseband digital signal is a pseudo noise chain of the Manchester code, the signal sequence is 300 bits / sec; frequency coding shift is used with a frequency shift width of ± 3 kHz, the carrier frequency being in the 800 MHz band, the fading is Rayleigh fading with a double frequency of 40 Hz Bit error rate from 10 ^J to 10 ~ ^{4 as} can be seen from FIG. 2 results. This improvement of 10 db corresponds essentially to that which can be achieved with the most favorable multiple reception conditions and level determination of the received wave. The shrinkage corresponds to the conditions of a car driving at 50 km / h in the center of Tokyo.

Die obere Grenze der Schaltfrequenz soil unter Betrachtung der Versuchsergebnisse beschrieben werden. F i g. ] 1 zeigt Kurven von Fehlerraten Pe, bezogen auf Durchschnittswerte Po des empfangenen Träger zu Rauschstörungsverhältnisses C/N mit den Parametern der Schaltfrequenz f_s bei einer Frequenzverschiebungsbreite Afd von 6 kHz. Die Kurven I, II 111, IV und V entsprechen: kein Mehrfachempfang, Schaltfrequenz 1 kHz, 2 kHz, 3 kHz und 4 kHz. Bei der günstigsten Schaltfrequenz von /i = 2kHz wird eine Verbesserung von etwa 10 db bei einer Fehlerrate von 10 ^³ erzielt, was die Kurve III veranschaulicht, während die Fehlerrate stark ansteigt, wenn die Schaltfrequenz /_s den optimalen Frequenzwert übersteigt Die Kurven der Fig. 12 bringen ins Verhältnis die Fehlerraten Pe mit der Schaltfrequenz f_s wobei die Parameter die Frequenzverschiebungsbreite unter dem Durchschnittswert Po von 20 db des Verhältnisses des empfangener Trägers zur Rauschstörung C/N sind. Aus der F i g. 12 isl zu verstehen, daß es nötig ist, die Schaltfrequenz f, kleiner als die Frequenzverschiebungsbreite Äf_s von 6 kHz zu machen. Wenn eine phasenmodulierte Welle über das Funkübertragungssystem, in welchem das erfindungsgemäße Mehrfachempfangssystem verwendet wird, übertragen wird, dann muß die Schaltfrequenz f_s niedriger sein als das Produkt aus dem maximaler Phasenverschiebungswert und der Signalrate des digitalen Basisbandsignals. Die optimale Schaltge The upper limit of the switching frequency should be described taking into account the test results. F i g. ] 1 shows curves of error rates Pe, based on average values Po of the received carrier to noise ratio C / N with the parameters of the switching frequency f _s with a frequency shift width Afd of 6 kHz. The curves I, II 111, IV and V correspond to: no multiple reception, switching frequency 1 kHz, 2 kHz, 3 kHz and 4 kHz. At the most favorable switching frequency of / i = 2kHz, an improvement of about 10 db is achieved with an error rate of 10 ^ ³ , which is illustrated by curve III, while the error rate increases sharply when the switching frequency / _s exceeds the optimal frequency value . 12 take into consideration the error rate Pe at the switching frequency f _s wherein the parameters of the frequency shift width db below the average value Po of 20 the ratio of the received carrier to noise interference C / N is. From FIG. It is to be understood that it is necessary to make the switching frequency f i smaller than the frequency shift width Δf _s of 6 kHz. If a phase-modulated wave is transmitted via the radio transmission system in which the multiple reception system according to the invention is used, then the switching frequency f _s must be lower than the product of the maximum phase shift value and the signal rate of the digital baseband signal. The optimal gear

schwindigkeit liegt bei etwa 2 kHz, unabhängig von der Frequenzverschiebungsbreite Der Bereich der Schaltfrequenz, der durch den Mehrfachempfangseffekt erzielbar ist, liegt bei etwa 2 kHz. Der Mehrfachempfangseffekt steigt, wenn die Frequenzverschiebungsbreite vergrößert wird, kommt jedoch an einen Sättigungspunkt bei der Bandbreite der Zwischenfrequenzstufeaufder Empfängerseite.speed is around 2 kHz, regardless of the Frequency Shift Width The range of switching frequency that is affected by the multiple reception effect achievable is around 2 kHz. The multiple reception effect increases as the frequency shift width is increased but comes to a saturation point in the bandwidth of the intermediate frequency step Recipient side.

Der Beziehungskoeffizient zwischen den Ausgängen von zwei Antennensystemen ändert sich mit deren Abstand. Bei sehr kurzen Abi «inden zwischen zwei Antennen im Vergleich zur verwendeten Wellenlänge der Trägerwelle haben die Ausgänge der zwei Antennensysteme Schwund mit einem hohen Beziehnngskoeffizienten. Wenn jedoch der Abstand zwischen zwei Antennen eine halbe Wellenlänge der verwendeten Trägerwelle überschreitet, darin ist der auf den beiden Antennensystemen auftretende Schwund ohne gegenseitige Beziehung. Da die Verbesserung auf ungefähr 2db absinkt, wenn der Beziehungskoeffizient Φ 0,8 ist, wie dies in 13 gezeigt ist, kann ein relativ kurzer Abstand zwischen den beiden Antennen angenommen werden.The relationship coefficient between the outputs of two antenna systems changes with their distance. If the gap between two antennas is very short compared to the wavelength of the carrier wave used, the outputs of the two antenna systems have fading with a high coefficient of relationship. However, if the distance between two antennas exceeds half a wavelength of the carrier wave used, then the fading occurring on the two antenna systems is unrelated. Since the improvement drops to about 2db when the relationship coefficient Φ 0.8, as shown in Fig. 13, a relatively short distance between the two antennas can be assumed.

Wie bereits im vorangegangenen Text zum Ausdruck gebracht wurde, können mit der Erfindung die folgenden Vorteile zusätzlich zu einer extremen Zusammendrückung der Fehlerrate in Digitalsignaliihertragungen für den Ort des Schalters erzielt werden. Wenn an den Antennen selbst auf der Senderseite oder auf der Empfängerseite geschaltet wird, dann kann das Mehrfachempfangssystem äußerst einfach werden. Wenn das Schalten an der Hochfrequenzstufe durchgeführt wird, dann braucht der Schalter nicht hochspannungssicher zu sein. Wenn auf der Empfängerseite das Schalten der Antennen in einer der HochfrequenzstufeAs was already expressed in the previous text, the invention can following advantages in addition to an extreme compression of the error rate in digital signal transmissions can be achieved for the location of the switch. If at the antennas themselves on the transmitter side or is switched on the receiving side, the multiple receiving system can become extremely simple. If the switching is carried out on the high-frequency stage, then the switch does not need to be high-voltage-proof to be. If on the receiving end the antennas are switched to one of the high frequency levels

ίο nachgeordneten Stufe durchgeführt wird, dann kann eine Absenkung der Empfangsempfindlichkeit vermieden werden. Im Falle einer frequenzmodulierter Übertragung können Rauschstörungen unterdrücki werden, wenn das Schalten nach der Detektorstufe ausgeführt wird. Außerdem kann die Eigenart dei Digitalübertragungsfehler von einem Burst-Zustand aul einen willkürlichen Zustand durch Verwendung der Erfindung übergehen, so daß Fehlerkorrekturtechniker wirksam und wirtschaftlich mit bemerkenswerterr Verbesserungseffekt eingesetzt werden können. Die Erfindung kann auch in Verbindung mit anderer Mehrfachempfangssystemen verwendet und bei hochwertigen Empfängern mit einer Rückkopplungsschleife eingesetzt werden, um ein weiter verbessertes Mehrfa chempfangsergebnis zu erhalten.ίο downstream stage is carried out, then can a decrease in reception sensitivity can be avoided. In the case of a frequency modulated Transmission noise interference can be suppressed when switching to the detector stage is performed. In addition, the nature of the digital transmission errors from a burst state can arise override an arbitrary state using the invention so that error correction technicians can be used effectively and economically with a remarkable improvement effect. the The invention can also be used in conjunction with other multiple reception systems and in high quality Receivers with a feedback loop are used to provide a further improved multiple to get chem reception result.

Hierzu 6 Blatt ZeichnungenIn addition 6 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. Multiple reception system for radio transmission, in which at least the transmitter or the Several antenna systems are used on the receiver side, characterized in that that a carrier wave modulated by a digital baseband signal from the antenna system the transmitter side is radiated and that the number of antenna systems by a switch with constant frequency regardless of the received level of the carrier wave switched to the To compress average power spread in each signal element of the digital baseband signal.

2. Multiple receiving system according to claim 1 with a stationary and at least one mobile Sta'ion, characterized in that an angle-modulated wave is used as the carrier wave, and that the constant frequency is higher than the signal sequence of the digital baseband signal.

3. Multiple receiving system according to claim 2, characterized in that in each receiver the mobile station a low-pass filter (10) is available, the switching with the constant frequency filters out any background noise.

4. Multiple receiving system according to claim 2, characterized in that in each receiver the mobile station contains an integrated and attenuating detector (9), which is switched on with constant frequency-related noise and for each signal element of the digital Baseband signal performs an integration and attenuation process.

5. Multiple receiving system according to one of claims 1 to 4, characterized in that the Modulation index of the angle-modulated wave by a modulator (2) on the transmitter side first is increased to compensate for the modulation interference caused by switching with constant frequency.

6. Multiple reception system according to one of claims 2 to 5, characterized in that the modulator (2) generates a frequency-modulated wave instead of the angle-modulated wave and that the switch (102,3,12) with the constant frequency (T ₅ ), which is lower than the frequency shift width of the frequency-modulated wave switches.

7. Multiple receiving system according to one of claims 2 to 7, characterized in that the Modulator (2) generates a phase-modulated wave instead of the angle-modulated wave and that the Switch with a constant frequency less than the product of the maximum phase shift of the phase modulated wave and the signal frequency of the digital baseband signal, switches.